面向机器解答的初中数学图形基元库研究

发布时间：2017-08-23 17:32

  本文关键词：面向机器解答的初中数学图形基元库研究

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【摘要】：我国教育信息化发展正逐渐迈入新的发展阶段,信息化系统需要向学习者提供个性化、智能化、自适应性的学习模式,这些需求的实现需要问题智能解答技术的大力支撑。数学题目的机器解答是智能化教育信息系统研究中一个具有挑战性的研究方向,在基础教育领域数学学科的信息化系统建设中,机器解答是指构造一个机器或者计算机系统,输入数学学科教科书、练习题或考试试卷中的题目,经过机器或者计算机系统的智能求解之后,输出类人的解答步骤。对于初中数学而言,无论是理解题意阶段还是答案输出阶段,数形结合的思想都十分重要。为了更好地进行数学题目的机器理解、呈现与人类解答步骤类似的答案输出过程,本文针对题意理解中的图形理解与类人解答输出中的图形绘制这两个方面,提出初中数学图形基元库的设计模型,并给出了初步的解决方案,以期对初中数学题的机器解答提供技术支撑。本文基于现有的解题框架和技术,重点研究带有图形的初中数学题目的机器解答技术,针对初中数学问题的机器自动解答这一研究领域,从图形理解和图形重绘两个方面,提供了系统建设模型和技术实现方法,对于该领域问题的深入研究提供了一定的参考价值。本文的主要工作包括：1)基于现有的解题框架与技术,提出了初中数学图形基元库的建设模型,归纳了初中数学解题过程中涉及的思想方法和作图目标,从而为机器解答中的题意理解和类人步骤输出提供理论支撑；2)设定了图形基元这一概念,首先总结了初中阶段数学学科所涉及的图形基元,定义了每个图形基元的基本属性和作图方法；详细介绍了图形基元库的设计方案,阐述了库的组成模块,说明了每个功能模块的实现方法,总结了实现原型库的技术手段以及该库在信息化系统中的应用；3)搭建和实现了图形基元库的原型系统,解释了主要算法和类的设计思想,从而对上述研究成果和实现机制进行验证。
【关键词】：机器解答 初中数学 图形基元库
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：G434;G633.6
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-17
• 1.1 问题介绍10
• 1.2 相关领域的研究现状10-14
• 1.2.1 机器解答的研究现状11-12
• 1.2.2 机器作图的发展现状12-13
• 1.2.3 机器识图的发展现状13-14
• 1.3 选题背景及意义14-15
• 1.4 课题来源15
• 1.5 本文的主要工作和论文结构安排15-17
• 2 相关理论基础与技术平台17-24
• 2.1 相关理论基础17-20
• 2.1.1 数形结合17-18
• 2.1.2 初中阶段涉及的作图能力目标18-20
• 2.2 机器解答框架20
• 2.3 技术平台20-24
• 2.3.1 OpenCV20-21
• 2.3.2 MFC21-23
• 2.3.3 XML23-24
• 3 初中数学题图形基元库设计24-38
• 3.1 图形基元库的总体设计24-25
• 3.2 模块设计与实现25-35
• 3.2.1 几何图形提取模块25-28
• 3.2.2 检测模块28-30
• 3.2.3 存储模块30-31
• 3.2.4 解析模块31-32
• 3.2.5 绘图模块32-35
• 3.3 功能模块测试35-36
• 3.4 本章小结36-38
• 4 初中数学基本图形单元绘图库的搭建与实现38-58
• 4.1 计算函数的实现38-44
• 4.1.1 点的计算函数40-41
• 4.1.2 线的计算函数41-43
• 4.1.3 圆的计算函数43-44
• 4.2 基本图形单元类的实现44-52
• 4.2.1 Graphic类45
• 4.2.2 数轴类45-47
• 4.2.3 坐标系类47-49
• 4.2.4 线类49-52
• 4.3 绘图类的调用52-57
• 4.3.1 OpenCV的VS环境配置52-54
• 4.3.2 关键类的调用54-57
• 4.4 本章小结57-58
• 5 总结与展望58-60
• 5.1 研究成果58-59
• 5.2 研究展望59-60
• 参考文献60-63
• 读研期间发表的论文63-64
• 致谢64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 刘郑;陈矛;;中学立体几何智能教育软件的设计与实现[J];中国电化教育;2011年05期

2 张景中;;从PPT到动态几何与超级画板[J];高等数学研究;2007年02期

3 张景中，杨路，侯晓荣;几何定理机器证明的WE完全方法[J];系统科学与数学;1995年03期

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本文编号：726364